Что такое достижения физики
Самые выдающиеся открытия человечества в области физики
Самые выдающиеся открытия человечества в области физики
1. Закон падения тел (1604)
Галилео Галилей опроверг почти 2000 летнее аристотелевское убеждение, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие, доказав, что все тела падают с одинаковой скоростью.
2. Закон всемирного тяготения (1666)
Исаак Ньютон приходит к выводу, что все объекты во Вселенной, от яблок до планет оказывают гравитационное притяжение (воздействие) друг на друга.
3. Законы движения (1687)
Исаак Ньютон меняет наше представление о Вселенной, сформулировав три закона для описания движения объектов.
1. Движущийся объект остается в движении, если внешняя сила воздействует на него.
2. Соотношение между массой объекта (m), ускорение (а) и приложенной силой (F) F = mа.
3. Для каждого действия есть равная и противоположная реакция (противодействие).
Ученые, работающие над повышением эффективности паровых машин, развили теорию понимания преобразование тепла в работу. Они доказали, что поток тепла от более высоких к более низким температурам, заставляет паровоз (или иной механизм) двигаться, уподобляя процессу потока воды, который вращает мельничное колесо.
Их работа приводит к трем принципам: тепловые потоки необратимы от горячего к холодному телу, тепло не может быть полностью преобразовано в другие формы энергии, а также системы становятся все более неорганизованными с течением времени.
Ханс Кристиан Эстед
Новаторские эксперименты выявили связь между электричеством и магнетизмом и систематизированы в системе уравнений, которые выражают их основные законы.
В 1820 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед говорит студентам о возможности того, что электричество и магнетизм связаны между собой. Во время лекции, эксперимент показывает правдивость его теории перед всем классом.
6. Специальная теория относительности (1905)
Альберт Эйнштейн отвергает основные предположения о времени и пространстве, описывая, что часы идут медленнее и расстояние искажается, если скорость приближаются к скорости света.
Или энергия равна массе, умноженной на квадрат скорости света. Знаменитая формула Альберта Эйнштейна доказывает, что масса и энергия являются различными проявлениями одного и того же, и, что очень небольшое количество массы может быть преобразовано в очень большое количество энергии. Самый глубокий смысл этого открытия является то, что ни один объект с любой массой, отличной от 0 никогда не может двигаться быстрее скорости света.
Закон, для описания поведения субатомных частиц, описали Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Вернер Гейзенберг и Эрвин Шредингер. Квантовый скачок определяется как изменение электрона в атоме из одного энергетического состояния в другое. Это изменение происходит сразу, а не постепенно.
Результаты экспериментов Исаака Ньютона, Томаса Янга и Альберта Эйнштейна приводит к пониманию того, что такое свет, как он себя ведет, и как он передается. Ньютон использует призму для разделения белого света на составляющие цвета, а другая призма смешивала цветной свет в белый, доказывая, что цветной свет, смешиваясь, образует белый свет. Было установлено, что свет представляет собой волну, и что длина волны определяет цвет. Наконец, Эйнштейн признает, что свет всегда движется с постоянной скоростью, независимо от скорости измерителя.
10. Открытие нейтрона (1935)
Джеймс Чедвик обнаружил нейтроны, которые вместе с протонами и электронами составляют атом вещества. Это открытие существенно изменило модель атома и ускорило ряд других открытий в атомной физике.
Неожиданное открытие, что некоторые материалы не имеют никакого сопротивления электрическому току при низких температурах, обещали революцию в промышленности и технике. Сверхпроводимость возникает в самых разнообразных материалах при низких температурах, включая простые элементы, такие как олово и алюминий, различные металлические сплавы и некоторые керамические соединения.
12. Открытие кварков (1962)
Мюррей Гелл-Манн предположил существование элементарных частиц, которые в совокупности образуют составные объекты, такие как протоны и нейтроны. Кварк имеет свой заряд. Протоны и нейтроны содержат три кварка.
10 потрясающих открытий в физике
Изучать физику значит изучать Вселенную. Точнее, как работает Вселенная. Вне всяких сомнений, физика — самая интересная ветвь науки, поскольку Вселенная куда сложнее, чем кажется, и она вмещает в себя все сущее. Иногда мир ведет себя очень странно, и возможно, вы должны быть настоящим энтузиастом, чтобы разделить с нами радость по поводу этого списка. Перед вами десять самых удивительных открытий в новейшей физике, которые заставили многих и многих ученых ломать головы не годами — десятилетиями.
На скорости света время останавливается
Выходит, если двигаться со скоростью света, время вообще застынет на месте? Это так. Но прежде чем вы попытаетесь стать бессмертным, учтите, что двигаться со скоростью света невозможно, если вам не повезло родиться светом. С технической точки зрения движение со скоростью света потребует бесконечного количества энергии.
Квантовая запутанность
Квантовая механика, по сути, это изучение физики на микроскопических масштабах, таких как поведение субатомных частиц. Эти типы частиц невероятно малы, но крайне важны, поскольку именно они образуют строительные блоки всего во Вселенной. Можете представить их как крошечные вращающиеся электрически заряженные шарики. Без лишних сложностей.
Итак, у нас есть два электрона (субатомных частиц с отрицательным зарядом). Квантовая запутанность — это особый процесс, который связывает эти частицы таким образом, что они становятся идентичными (обладают одинаковым спином и зарядом). Когда это происходит, с этого момента электроны становятся идентичными. Это означает, что если вы измените один из них — скажем, измените спин — второй отреагирует незамедлительно. Вне зависимости от того, где он находится. Даже если вы его не будете трогать. Влияние этого процесса потрясающее — вы понимаете, что в теории эту информацию (в данном случае, направление спина) можно телепортировать куда угодно во вселенной.
Гравитация влияет на свет
Как бы это странно ни звучало, это было доказано неоднократно. Хотя у света нет никакой массы, его путь зависит от вещей, у которых эта масса есть — вроде солнца. Поэтому если свет от далекой звезды пройдет достаточно близко к другой звезде, он обогнет ее. Как это касается нас? Да просто: возможно, те звезды, которые мы видим, находятся совсем в других местах. Помните, когда в следующий раз будете смотреть на звезды: все это может быть просто игра света.
Темная материя
На самом деле, объем общей массы во Вселенной значительно больше, чем общая масса, которую мы можем посчитать. Физикам пришлось искать объяснение этому, и в результате появилась теория, включающая темную материю — таинственное вещество, которое не испускает света и берет на себя примерно 95% массы во Вселенной. Хотя существование темной материи формально не доказано (потому что мы не можем ее наблюдать), в пользу темной материи говорит масса свидетельств, и она должна существовать в той или иной форме.
Наша Вселенная быстро расширяется
Но этого не произошло. На самом деле, расширение нашей Вселенной происходит все быстрее и быстрее с течением времени. И это странно. Это означает, что космос постоянно растет. Единственный возможный способ объяснить это — темная материя, а точнее темная энергия, которая и вызывает это постоянное ускорение. А что такое темная энергия? Вам лучше не знать.
Любая материя — это энергия
Объяснение этого явления весьма захватывает и связано с тем, что масса объекта возрастает по мере приближения к скорости света (даже если время замедлится). Доказательство довольно сложное, поэтому можете просто поверить на слово. Посмотрите на атомные бомбы, которые преобразуют довольно небольшие объемы материи в мощные выбросы энергии.
Корпускулярно-волновой дуализм
Серьезно. Звучит смешно, но существуют конкретные доказательства того, что свет — это волна, и свет — это частица. Свет — это и то, и другое. Одновременно. Не какой-то посредник между двумя состояниями, а именно и то и другое. Мы вернулись в область квантовой механики, а в квантовой механике Вселенная любит именно так, а не иначе.
Все объекты падают с одинаковой скоростью
Квантовая пена
Вы думаете, что пространство само по себе пустое. Это предположение довольно разумное — на то оно и пространство, космос. Но Вселенная не терпит пустоты, поэтому в космосе, в пространстве, в пустоте постоянно рождаются и гибнут частицы. Они называются виртуальными, но на самом деле они реальны, и это доказано. Они существуют доли секунды, но это достаточно долго, чтобы сломать некоторые фундаментальные законы физики. Ученые называют это явление «квантовой пеной», поскольку оно ужасно напоминает газовые пузырьки в безалкогольном газированном напитке.
Эксперимент с двойной щелью
Эксперимент с двумя щелями — это просто невероятно простой и загадочный эксперимент. Вот в чем он заключается. Ученые размещают экран с двумя щелями напротив стены и выстреливают пучком света через щель, чтобы мы могли видеть, где он будет падать на стену. Поскольку свет — это волна, он создаст определенную дифракционную картину, и вы увидите полоски света, рассыпанные по всей стене. Хотя щели было две.
Но частицы должны реагировать иначе — пролетая через две щели, они должны оставлять две полоски на стене строго напротив щелей. И если свет — это частица, почему же он не демонстрирует такое поведение? Ответ заключается в том, что свет будет демонстрировать такое поведение — но только если мы захотим. Будучи волной, свет пролетает через обе щели одновременно, но будучи частицей, он будет пролетать только через одну. Все, что нам нужно, чтобы превратить свет в частицу — измерять каждую частицу света (фотон), пролетающую сквозь щель. Представьте себе камеру, которая фотографирует каждый фотон, пролетающий через щель. Этот же фотон не может пролетать через другую щель, не будучи волной. Интерференционная картина на стене будет простой: две полоски света. Мы физически меняем результаты события, просто измеряя их, наблюдая за ними.
Это называется «эффект наблюдателя». И хотя это хороший способ закончить эту статью, она даже поверхностно не копнула в совершенно невероятные вещи, которые находят физики. Есть куча вариаций эксперимента с двойной щелью, еще более безумные и интересные. Можете поискать их, только если не боитесь, что квантовая механика засосет вас с головой.
Самые грандиозные открытия в области физики за последние 5 лет
Современная физика – одна из самых интересных областей науки. Она активно развивается.
Каждый год ученые физики совершают все новые удивительные открытия, сравнимые разве что с чудесами.
Наиболее громкие сенсации в области физики в период с 2016 по 2021 года
Получены фотографические Черной дыры
Получены фотографические снимки Черной дыры. Как известно, черные дыры Галактики являются невидимками.
Они поглощают собой все виды электромагнитных волн. Поэтому до 2019 года никому не удавалось увидеть черную дыру при помощи существующих телескопических приборов.
Однако, в 2019 учеными США во время работы над проектом «Тень событий» было проведено тщательное изучение черных дыр при использовании восьми телескопов, специально созданных для подобных целей.
Полностью сфотографировать черную дыру не удалось, однако, учеными были получены снимки тени, которую отбрасывает ее горизонт событий (это словосочетание и дало название проекту).
Невозможное стало возможным. По признанию самих физиков, получить фото черной дыры — это такая же тонкая работа, как и фотографирование обычного компакт-диска на Луне с территории Земли.
Разрешена дилемма кота Шредингера
Что такое кот Шредингера?
Эрвин Шредингер, основатель квантовой физики, в свое время пытался объяснить феномен квантовой диспозиции.
Это когда элементарные частицы находятся в нескольких состояниях одновременно до их фиксирования наблюдателем.
Ученый провел мысленный эксперимент с котом. Он представил кота в коробке, наполненной кислотой.
Фактически, находясь в коробке, кот может считаться живым и в то же время мертвым, пока наблюдатель не откроет коробку и не заглянет в нее.
Группа ученых смоделировала другую условную ситуацию, при которой кота можно увидеть, не открывая коробку. Для этого потребуется сфотографировать его сквозь коробку специальной камерой.
Человека можно сделать невидимым
Специалисты по оптике изобрели и изготовили опытный образец особой ткани, которая искривляет свет.
Если из такой материи пошить плащ и надеть на человека, последний зрительно станет невидимым.
Кроме того, волшебный плащ позволит скрывать события в течение пяти наносекунд.
Тончайшее квантовое зеркало в мире
Тончайшее квантовое зеркало в мире. Было изобретено и получено в качестве образца в 2020 году физиком Максом Планком.
Квантовое зеркало имеет диаметр 7 микрометров, а толщину 10 нанометров. То есть, увидеть его можно только при помощи сильного микроскопа.
Создание тончайшего квантового зеркала означает следующую ступень в развитии суперсовременной компьютерной и лазерной техники.
Спагеттификация звезды
В 2020 году ученым довелось зафиксировать сенсационное событие. Группа астрофизиков наблюдала, как происходит уничтожение звезды черной дырой.
Благодаря своей массе, черная дыра обладает огромной способностью притягивать к себе, а затем уничтожать материю.
Под воздействием приливной силы тяготения звезда сначала приблизилась к черной дыре. А потом на глазах ученых черная дыра разорвала звезду на нити.
Последнее, что осталось от звезды перед тем, как та исчезла, это ослепительная вспышка. Астрофизики, наблюдавшие за процессом, сняли удивительно красивый, художественный ролик.
Новый сверхпроводник
В США создан новый материал, обладающий сверхпроводимостью и работающий при комнатной температуре.
Он обладает еще одним удивительным свойством — не пропускает электромагнитное поле.
Рассматривается вопрос применения нового сверхпроводника в транспортной промышленности.
Ведь он позволит изготавливать поезда, способные двигаться со скоростью самолета.
В статье перечислены только некоторые научные открытия последних лет. Но поскольку физика в 21 веке бурно развивается, можно надеяться, что ученые еще не раз порадуют человечество новыми сенсациями в данной области.
Последние достижения в физике
Последние достижения в физике
Содержание
Космология
Открытие тёмной энергии
На основании проведённых в конце 1990-х годов наблюдений сверхновых звёзд типа Ia был сделан вывод, что постоянная Хаббла изменяется, и расширение Вселенной ускоряется со временем. Затем эти наблюдения были подкреплены другими источниками: измерениями реликтового излучения, гравитационного линзирования, нуклеосинтеза Большого Взрыва. Полученные данные хорошо объясняются наличием тёмной энергии, заполняющей всё пространство Вселенной.
Физика элементарных частиц
Главным результатом современной теоретической ФЭЧ является построение Стандартной модели физики элементарных частиц. Данная модель базируется на идее калибровочных взаимодействий полей и механизме спонтанного нарушения калибровочной симметрии (механизм Хиггса). За последние пару десятков лет её предсказания были многократно перепроверены в экспериментах, и в настоящее время она — единственная физическая теория, адекватно описывающая устройство нашего мира вплоть до расстояний порядка 10 −18 м.
В последнее время имеются опубликованные экспериментальные результаты, не укладывающиеся в рамки Стандартной модели, — рождение мюонных струй на коллайдере Тэватрон, установке CDF в протон-антипротонных столкновениях при полной энергии 1,96 ГэВ. [1] [2] [3] Впрочем, многие физики считают найденный эффект артефактом анализа данных (статью коллаборации CDF согласились подписать только около двух третей её участников). [4]
Перед физиками, работающими в области теоретической ФЭЧ, стоят две основные задачи: создание новых моделей для описания экспериментов и доведение предсказаний этих моделей (в том числе и Стандартной модели) до экспериментально проверяемых величин.
Квантовая гравитация
В первой из них вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны. Для многомерных задач браны являются как бы многомерными частицами, но с точки зрения частиц, движущихся внутри этих бран, они являются пространственно-временными структурами. Во втором подходе осуществляется попытка сформулировать квантовую теорию поля с отсутствием привязки к пространственно-временному фону. Большинство физиков сейчас полагают, что правильный второй путь.
Квантовые компьютеры
Нанотехнологии
Нанотехнология — область прикладной науки и техники, имеющая дело с объектами размером менее 100 нанометров (1 нанометр равен 10 −9 метра). Нанотехнология качественно отличается от традиционных инженерных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические, технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул, квантовые эффекты.
В практическом аспекте это технологии производства устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции частицами, размеры которых находятся в пределах от 1 до 100 нанометров. [5] Однако нанотехнология сейчас находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее, проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных достижений позволяет относить её к высоким технологиям.
Великие физические открытия
С древних времен люди видели физические явления, но не имели возможности объяснить почему, например, тяжелый предмет падает на землю быстрее легкого.
Галилей. Основы механики.
Великий ученый опытным путем приводил доказательства физических явлений. Именно Галилео Галилей создал в 1609 году первый телескоп и доказал, что Земля вращается вокруг солнца.
Ньютон. Закон всемирного тяготения.
В 1665 году Исаак Ньютон уехал в родной Вулстроп из-за эпидемии чумы, и углубился в науку. За два последующих года он совершил большее количество своих значимых открытий. Например, Закон всемирного тяготения.
Именно Ньютон доказал с помощью стеклянной призмы, что белый луч света состоит из всех цветов радуги и открыл три закона движения.
Энштейн. Теория относительности.
Альберта Энштейна можно с уверенностью назвать ученым – теоретиком. Свою Теорию относительности он опубликовал в 1905 году.
Через несколько месяцев Энштейн позволил по-другому посмотреть на мощность атома, выведя свою, пожалуй, самую известную формулу E=mc 2.
Эта формула являлась доказательством присутствия огромной энергии в любом предмете. Даже в том, который находится в состоянии покоя.
Резерфорд и Чедвик. Протоны и Нейтроны.
Эрнест Резерфорд в начале XX века проводил научные эксперименты с атомом, считая его пока мельчайшей частицей. В результате экспериментов с золотой фольгой, ученый доказал, что атом не проходит сквозь фольгу и не меняет направление, что позволяет утверждать о наличии твердого вещества внутри атома, которое Резерфорд назвал ядром.
Эрнесту Резерфорду принадлежит открытие и других составляющих атома – протонов и нейтронов.
Дело его завершил ученик Джеймс Чедвик, открывший составляющие самого ядра – протоны и нейтроны.
Планк. Квантовая теория.
Макс Планк, немецкий ученый-теоретик описал законы, по которым существуют мельчайшие частицы – атомы, протоны, нейтроны, в субатомном мире, в Квантовой теории.
Опираясь на опыты мадам Кюри, открывшей радий, Планк доказал, что энергия существует в определенном объеме. Единица этого объема энергии была им названа Квантом.
Клаузиус. Второй закон термодинамики.
Еще один немецкий ученый определил Второй закон термодинамики. Этот закон стал настоящим прорывом в промышленности.
Закон объяснял ограниченную эффективность энергии, например, в паровых двигателях. Только часть энергии расходуется на то, чтобы приводить в движение предмет, остальная часть тратиться на нагрев воздуха и деталей самого двигателя.
Камерлинг-Оннес. Сверхпроводимость.
Голландский опытный физик-практик в 1909 году открыл сверхпроводники.
В своих опытах он использовал ртуть при низких температурах, помещая ее в жидкий гелий и измеряя сопротивление. Выяснилось, что при температуре минус 268 °С, сила сопротивления равна нулю. Это и назвалось сверхпроводимостью.
Циолковский. Теория движения реактивных аппаратов.
Своей теорией Константин Эдуардович занимался с 1896 года. Основываясь на своей теории, ученый изобрел целый ряд схем ракет, способных преодолевать огромные расстояния.
Циолковский первый обосновал теорию многоступенчатых ракет и их движения в гравитационном поле.
Фарадей. Электрогенератор.
Майкл Фарадей в 1831 году стал первым ученым, запустившим процесс электромагнита в обратном направлении, и использовал магнитное поле для создания электричества, а не наоборот.
Первый электрогенератор, это проволока между двух полюсов магнита. Фарадей первым обнаружил ток, проходящий по проволоке, когда она находится на близком расстоянии от магнита.
Нельзя перечислить в одной статье все великие достижения гениальных физиков мира и их открытий, приведших общество к современной жизни. Но отдать дань их гениальным открытиям люди просто обязаны и каждая фамилия должна быть на слуху у современников:
Вильгельм Рентген – рентгеновские лучи;
Александр Степанович Попов – изобретатель радио;
Мария Склодовская-Кюри – выделение чистого металлического радия;
Алессандро Вольта-закон напряжения, атмосферное электричество.
И многие-многие другие ученые, для перечисления которых понадобится целая книга.